機采棉加工生產線水分自動控制技術及工藝升級改造的使用情況探討

■　劉學亮　吳國江〔第五師89團供應站，新疆博樂833408〕

機采棉加工生產線水分自動控制技術及工藝升級改造的使用情況探討

■劉學亮吳國江
〔第五師89團供應站，新疆博樂833408〕

隨著兵團機采棉種植面積的擴大，棉花種植和加工技術的不斷進步，機采棉已經成為棉花產業發展的必然趨勢。目前團場采用的機采棉加工工藝、加工設備及技術都已逐漸成熟，但是部分加工工藝環節影響了產量質量，增加了職工的勞動強度。為了促進兵團棉花產業的全程機械化的發展，只要針對部分設備及配置進行改進，就能取得明顯的效果。

近幾年機采棉采收時間晚，回潮率差異較大、含雜率高、儲存時間短等因素，都會影響加工品質。為了解決機采棉加工帶來的突出問題，89團實施了機采棉加工清理皮棉加濕等設備升級改造示范項目。通過對生產線設備的升級改造，完善機采棉加工工藝，改進機采棉清理加工設備等，實現了機采棉清理加工全程機械化和自動化，解決了機采棉加工環節中的突出問題。

2014年第五師89團加工廠將第三手摘棉生產線改建為機采棉加工生產線，對第二機采棉加工生產線的清理加工工藝進行了全程自動化升級改造。通過秋季機采棉的清理加工生產試驗，總結了各環節出現的不足，優化加工設備，合理調整工藝，提出了適應團場的棉花清理加工工藝和設備配套方案，實現了全程自動化的目標。通過效益分析，改進的工藝提高了生產效率，降低了能耗，保證了皮棉回潮率和品質，排放的雜質中單粒籽棉明顯減少，軋花生產線實現了機械自動吸雜集中堆放，減輕了職工勞動強度，解決了車間內及除塵區工作環境臟亂差的問題。

一、設備的選購及配套設施的建設

(一)工藝和設備的選擇原則

1.先進的工藝及設備上擇優選擇與合理化配置。

棉花加工企業在改造生產線建設規模、設備選型與配置、加工工藝上，結合國內棉機設備設計水平、制造質量以及生產應用狀況，可適當選擇國內成熟高效的同類產品，以利于關鍵設備的配套，滿足機采棉清理加工的要求。

2.設備技術要求與職工技術素質相協調。

設備配套方案在保證技術先進、運行可靠的基礎上，在操作、維護、修理等方面，必須考慮職工的技術素質，設備自動化、智能化、集成化水平適中，達到職工易理解、會操作、能維修的目的。

3.節能降耗。

籽棉喂送、烘干、加工清理、皮棉加濕打包及自動清理拉運雜質等系統，嚴格按照節能的原則，只有生產能力與耗能相協調，才能降低棉花加工成本。

4.工藝設備相應配套。

喂花、烘干、清理等設備宜選用技術性能銜接、設備安裝可行的系列配套設備，實現設備配套規范化和全程機械化。

(二)配套設備

籽棉分離器、MG-10烘干塔、籽棉清理機、提凈式籽棉清理機、皮棉清理機、集棉機、MJP-1皮棉加濕系統、蒸汽鍋爐、吸雜分離器、地坑喂花機、提升機、機采棉打模系統。

(三)配套設施的建設規模

第三生產線是由手摘棉加工生產線改造為機采棉加工生產線，主要配套設施有新建籽棉預處理車間、設備基礎、電器材料、設備安裝、風運管道制作安裝、蒸汽鍋爐安裝以及第二機采棉生產線的清理烘干工藝和除塵工藝的改進。

(四)建設項目的內容

主要是在兩個生產線進行，一個是改建，一個是改進。

手摘棉加工生產線改造為機采棉加工生產線，新增4臺400×2 000皮棉清理機配套原來的4臺軋花機、1臺集棉機及機采棉配套的籽棉清理機、烘干塔、蒸汽鍋爐，皮棉加濕器、風機等設備，舊設備基礎拆除，按新工藝設備基礎重新施工。一、二道烘干(18 m×40 m×7 m)彩板房及機采棉堆放場地建設和消防設施、新設備安裝，軋花風運管道制作，鋼架平臺制作，電器線路安裝等。

第二生產線需要改進在往年加工過程中發現的5個比較突出的問題：一是產量達不到設計要求；二是內吸籽棉傾斜式清理機工作不穩定，排放雜質中單粒籽棉較多；三是籽清機排放的雜質人工拉運困難，造成車間臟亂差；四是烘干管道設計不合理，容易造成烘干塔及閉風器堵塞；五是除塵工藝不匹配，區域環境衛生差。

二、機采棉加工工藝改進設計

為了確保第三生產線改造項目順利進行，解決第二生產線往年籽棉加工生產過程中的突出問題，2014年團領導要求對改建生產線及加工工藝進行改進創新，成立了以團主要領導為組長、石河子開發區銀彩棉業有限公司及加工廠技術骨干為成員的項目技術改造領導小組。

第五師89團加工廠分別對山東天鵝棉機公司和邯鄲金獅棉機公司提供的機采棉加工工藝進行了論證，同時結合往年生產線加工中出現的問題進行深入研究，在加工工藝上進行了改進創新，制定出有效可行的加工工藝。

三、項目建設

(一)改建項目的建設

第三生產線改造項目嚴格按照改進工藝進行建設，新增加預處理車間及配套的自動喂花、清理、烘干，蒸汽鍋爐、皮棉加濕器等設備，于2014年5月動工建設，10月10日改建生產線投入生產，總投資1 150萬元。

(二)改進生產線工藝

主要是針對第二生產線的部分工藝進行改進，總投資80萬元，2014年9月20日完成。

1.內吸棉方式改進。

棉花加工企業將內吸棉清理方式改為回收式籽棉清理機，在上部增加一臺籽棉分離器內吸棉，減少了沉降箱及吸風管道距離，增加車間空間，減少籽棉清理機排出的單粒籽棉含量，風機在原有基礎上可以減小一個型號。

2.烘干工藝的改進。

將熱風機吹棉管道由地坑式安裝改為地面上安裝，一是減少基建投資，二是安裝在地面上閉風器工作狀態一目了然，三是解決了因管道堵塞時在地坑里清理困難的問題。

3.雜質清理工藝的改進。

采用自動集中吸雜裝置，在車間后面雜質集中堆放點高空安裝一套總集雜分離器，將生產線12個排雜口安裝吸雜管道進行風運自動吸雜，不需要安裝鈴殼分離器設備，一次投資長期受益。

4.除塵工藝改進。

在除塵器排雜絞龍上進行工藝改進，將原來的二排除塵器對應的二排排雜絞龍改進為上下二條絞龍，在上排絞龍上制作三角沉降箱，并對上排絞龍按照配棉絞龍結構進行制作改進，將連接直立吊軸承改造為傾斜吊軸承，絞龍的外殼全部用直徑為?8 mm的網板制作，形成了邊排雜邊清理，可以在不同位置提取不同的有效纖維，然后再利用集絨機將有效纖維輸送到回收車間進行清理，分類打包。下排絞龍主要是將上排絞龍排放的塵土按照指定的位置集中堆放。

四、改建生產線及改進生產線生產情況

2014年10月10日改建的機采棉生產線及改進的生產線投入生產，棉花加工企業組織有關人員在加工期間對兩條生產線進行生產情況的檢測。

(一)改建生產線工藝生產情況

1.手摘棉生產線改建機采棉生產線的設備使用情況。

通過一個軋季的生產運行檢驗基本上達到了預期目的，主要表現在以下幾個方面。

一是使用地坑自動喂花機，實現了自動、均勻、連續喂花；避免了異性纖維的二次混入，喂花效率提高，減輕了勞動強度，每班次節約勞動力7名，并在喂花機地坑內安裝了雜質提升機，及時清理喂花機排出的雜質，避免了籽棉二次污染。

二是三絲清理機在清理殘膜、布條方面效果明顯，大到20 cm2，小到0.1 cm2都可以清除，每班次加工34 t皮棉可以清除0.8 kg異性纖維雜質，清除率達到95%。

三是籽棉清理機清理鈴殼棉稈棉葉方面效果明顯，機采棉含雜率在8%～12%時，鈴殼棉稈清除率可以達到90%～95%，棉葉清除率可以達到60%～70%。達到軋花要求。

四是采收后的機采棉回潮率為8%～12%，籽棉經過烘干回潮率達到5%～8%，加工后的皮棉回潮率6%～7%，達到國家標準。

五是通過計算一天的籽棉加工量，加工34 t皮棉，皮棉含雜率一般在0.9%～1.3%之間，折合籽棉85 t，達到生產線加工生產設計能力。

六是生產線排除的各類雜質每班次約8 t～9 t，各排雜口排出的雜質被集中吸雜設備自動吸走集中堆放，減輕了操作工的勞動強度，明顯改善了車間工作環境。

七是皮棉加濕機設備是改建生產線的新生事物，主要是對棉花加工中回潮率低于6.0%的皮棉進行加濕，使皮棉回潮率處于7%～8%達到適宜打包、存儲、運輸的最佳狀態，防止皮棉崩包，造成棉花二次污染。

2.皮棉加濕設備工作原理。

89團加工廠使用的是山東天鵝棉機及陜西華斯特儀器有限責任公司聯合開發生產的MJP-1皮棉加濕器，包括連接送棉裝置和集棉塵籠的斜向下布置的送棉通道和經送棉通道進行加濕的皮棉加濕設備，包括設置在送棉通道內的加濕隔柵組件和經加濕風機及配置的管道連接到該加濕隔柵組件的蒸汽裝置，具有比較好的加濕效果。

該設備由淌棉組件、蒸發箱、熱交換器1、保溫熱風機、熱交換器2、加濕熱風機、分汽缸組成。其工作原理是蒸汽壓力大于0.4 MPa時，開通分汽缸與熱交換器1、熱交換器2的連接閥門，同時開通保溫熱風機和加濕熱風機，保溫風機產生的熱風對淌棉組件進行保溫，加濕熱風機產生熱風對淌棉組件內加濕格柵進行預熱，以免加濕時產生冷凝水。當淌棉組件預熱后，開通分汽缸與蒸發箱連接閥門，此時加濕熱風在蒸發箱內與蒸汽混合，產生高溫高濕氣體，對經過淌棉組件的皮棉進行加濕。加濕熱風溫度與濕度根據皮棉回潮率進行調節，使加濕后皮棉回潮率控制在國家規定的8.5%附近。為避免產生冷凝水，保溫熱風溫度高于加濕的氣體溫度。多余的保溫熱風和多余潮濕的熱空氣通過回收部回收到皮棉管道內，對皮棉進行預熱和預加濕。

3.皮棉加濕器使用情況。

新改建生產線一開始就對皮棉加濕器進行調試，2014年10月15日開始使用，并對低于6%的皮棉回潮率進行加濕，通過一個星期運行測試，得出60多個檢驗數據。從數據上可以看出，皮棉加濕量0.5%～1%時，皮棉加濕基本均勻；加濕量1%～2.5%時，皮棉出現加濕不均勻現象。隨著加濕量增大，皮棉的回潮率越不穩定，甚至出現部分皮棉附水現象，造成打包機壓包時由于部分皮棉水分過大，與包箱摩擦力增大，打包機振動大，出現棉包變形，而且打包機出現的故障率增加，一個星期的運行就造成了兩次打包機包箱固定螺栓崩斷致使全線停工搶修。

根據2014年棉花采收加工時間來看，比2013年晚采收加工25天，避開了9月天氣高溫籽棉加工時段，到了10月下旬天氣溫度較低，收購的籽棉回潮率較高，在加工籽棉過程中只要掌握烘干溫度就能將皮棉回潮率控制在7%～8%，沒有必要再對皮棉進行加濕。由此可見，皮棉加濕在9月天氣溫度較高、籽棉回潮率較低的情況下使用，加濕量1.5%以內是完全可以的。

89團種植的棉花一般都是中晚期品種，90%的籽棉都在10月開始采收，只有前期一小部分采收的籽棉在加工時使用皮棉加濕。而且皮棉加濕器使用的是蒸汽，氣源是生產線籽棉烘干使用的蒸汽鍋爐供應。因為皮棉加濕使用的是蒸汽，籽棉烘干在選擇鍋爐時進行了論證，如果用導熱油鍋爐，就必須再購進1臺1 t的蒸汽鍋爐供皮棉加濕使用，增加了成本，為此選擇蒸汽鍋爐。蒸汽鍋爐產生的熱效率要比導熱油鍋爐、熱風爐低50%，在籽棉烘干時效率相對較低，烘干后的籽棉回潮率一般在7%～8%之間。

4.皮棉加濕使用運行得出的結論。

使用皮棉加濕設備后，筆者與山東天鵝棉機公司及陜西華斯特儀器有限責任公司相關人員進行了分析和論證，得出的結論是該皮棉加濕設備存在部分環節不成熟，需要改進蒸汽進氣方式，重新選取加濕點；采用分段控制氣量、多點檢測等手段。

(二)改進生產線工藝生產情況

1.改進前與改進后工藝對比。

一是對改進生產線工藝的生產效率、雜質中單粒籽棉的含量、設備能耗、全程機械化程度檢測等；二是對烘干工藝的改進的配套效果；三是對吸雜工藝自動化的運行檢測；四是對除塵工藝改進的除塵效果，塵塔絨回收、環境污染的檢測。試驗時間為20個班次，在籽棉加工十天后進行試驗檢測，隨機檢測與定時檢測。每天白班次隨機抽查一次，定時抽查一次，每天將生產線檢測結果匯總。

2.試驗檢測結果分析。

經過20個班次的機采棉加工生產，在生產線抽查取得了320個檢測數據，與2013年抽查檢測數據進行了仔細對比。

(1)內吸棉方式改進試驗檢測結果。

改進后的內吸棉方式生產效率穩定、工藝簡化，排放的雜質中單粒籽棉的含量明顯減少，設備功率降低61.2 kW。通過對比得到以下檢測結果，如表1所示。

表1　試驗檢測結果對比分析

(2)吸雜工藝的改進試驗檢測結果。

自動集中吸雜，不需要專人清理拉運，減少了2臺鈴殼分離器設備，車間干凈衛生。

(3)除塵工藝改進試驗檢測結果。

除塵效果非常理想，設備運行平穩，無堵塞現象發生，有效纖維提取率95%，整個除塵區域干凈衛生，自動吸雜設備只需一人操作就可以完成。

五、改建生產線與改進生產線工藝評價

(一)改建生產線總體加工效果

改建生產線加工工藝經過改進創新，把原來的手摘棉加工生產線改建為機采棉加工生產線，籽棉從喂花、三絲清理、烘干、籽棉清理、軋花、皮棉清理、皮棉回潮率控制、打包、在線水分檢測、自動刷嘜、棉包堆放、雜質自動集中堆放，基本上實現了全程機械化，保證了生產效率產品質量，水分控制自動化水平高，減少了勞動力，減輕了職工勞動強度。

(二)改進生產線總體加工效果

改進后的生產線生產效率高、穩定性好，生產線工藝布局合理，籽棉雜質清理自動化程度高，下腳料中有效纖維回收徹底，最大限度地減少衣虧，車間工作區域干凈衛生，減少了勞動力，減輕了職工勞動強度，徹底改變第二生產線的臟亂差現象，給職工創造一個良好的工作環境。

六、改建生產線與改進生產線工藝效益分析

(一)改建生產線加工效益分析

改建生產線是按照改進工藝進行施工，通過一個軋季的生產運行，全廠棉花加工期縮短了十幾天，生產效率高，產品質量穩定，自動化程度高，每班次節約勞動力8名，二班次節約人力16名，每人一個軋季支付工資2萬元，合計節約資金32萬元。加工皮棉4 950 t，通過公檢三級皮棉比例占到75%，高于其他車間20%，按照皮棉銷售等級差價計算增加效益18.5萬元。衣分率提高了0.5%，折合皮棉24.75 t，按19 800元/t計算，計49萬元，幾項加起來增加效益99.5萬元，詳見表2。

表2　改建生產線加工效益對比

(二)改進生產線加工效益分析

經過對改進機采棉加工生產線一個軋季結果(詳見表3)對比可以看出來，工藝改進加工生產線在同等時間和質量上要比工藝沒有改進的加工生產線多加工籽棉2 212 t，設備運轉率高，衣分率提高0.5%，多生產皮棉73 t。按19 800元/t計算，增加效益132萬元，皮棉耗電節約15元/t，6 055 t皮棉節省電費約9萬元，兩項加起來增加經濟效益141萬元；社會效益顯著，改變了車間加工機采棉臟亂差的局面，減輕了職工的勞動強度，使職工在良好的環境下工作。

表3　改進生產線加工效益對比

七、小結

這次手摘棉生產線改建為機采棉生產線和機采棉工藝升級改造取得的效果是顯著的。每條生產線都實現了全程自動化，加快了加工進度，提高了加工質量，節約了勞動力，減輕了職工的勞動強度，廠區環境明顯改善。筆者認為，機采棉加工工藝在經過進一步的完善后，將會對89團加工廠棉花加工的發展起到積極的推動作用，使今后的工作更上一個新的高度。☆